CN115039574A - 在线分级的果品采摘机器人及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在线分级的果品采摘机器人，包括采摘机构、运输管、相机、采摘直线模组、承接机构、分级直线模组、分级果箱、行走机架和驱控***。采摘机构用于完成果品采摘，运输管用于运输管倾斜布置，相机用于获取果品的空间位置和果实的大小、颜色、成熟度等信息，采摘直线模组用于带动采摘机构实现采收不同高度的果实，承接机构用于承接和暂存从运输管滚落的果品及控制果品是否滚出进入分级果箱，分级果箱用于存储不同等级的果品，行走机架用于固定采摘直线模组、分级直线模组和分级果箱，并在种植行间行走，驱控***用于处理相机的感知信息以及驱动和控制上述执行部件。本发明实现果品采摘、运输、分级和集箱的并行作业，收获效率高。

Description

在线分级的果品采摘机器人及方法
技术领域
本发明属于农业机器人领域，涉及一种在线分级的果品采摘机器人及方法，实现果品采摘、运输、分级和集箱的并行作业。
技术背景
目前，我国番茄、苹果等果品的种植面积及年产量越来越大，但番茄、苹果等果品的收获还基本处于依靠人工采摘的阶段。人工采摘劳动强度高，效率低。急需提高机械化收获水平。现有果品采摘机器人在采摘完成后，需要将果品放入收集框，且后期还需要对果品进行分级处理，增加了处理环节和时间成本。
针对现有果品采摘机器人，采摘效率低、无法在线分级等问题，急需发明一种在线分级果品采摘机器人及收获方法，简化收获和分拣过程，降低果品采收上市的时间成本，增加货架寿命。
发明内容
本发明针对现有技术存在的缺陷，提供了一种在线分级果品采摘机器人及收获方法，实现果品采摘、运输、分级和集箱的并行作业，提高收获效率。
本发明一种在线分级的果品采摘机器人，其特征在于：包括采摘机构、运输管、相机、采摘直线模组、承接机构、分级直线模组、分级果箱、行走机架、驱控***。所述的采摘机构固定在采摘直线模组的滑块上，用于完成果品采摘；所述的运输管固定在采摘机构的下方，运输管倾斜布置，使果品能在重力的作用下向后运输；所述的相机，可为双目相机或激光雷达，安装在采摘机构的上方，用于获取果品的空间位置和果实的大小、颜色、成熟度等信息；所述的采摘直线模组固定在行走机架上，采摘机构固定在采摘直线模组的滑块上，用于带动采摘机构上下运动，采收不同高度的果实；所述的分级直线模组固定在行走机架上；所述的承接机构固定在分级直线模组的滑块上，带动承接机构上下运动；所述的承接机构由承接装置和开合装置组成，承接装置用于承接和暂存从运输管滚落的果品，开合装置固定在承接装置的尾部，用控制果品是否滚出承接装置，进入所述的分级果箱；所述的分级果箱多为多个果箱，固定在行走机架上，分级果箱内分布有缓冲材料，用于缓冲滚入的果品，并存储不同等级的果品；所述的行走机架用于固定采摘直线模组、分级直线模组和分级果箱，并在种植行间行走。所述的驱控***用于处理相机的感知信息以及驱动和控制上述执行部件。
本发明在线分级的果品采摘机器人的采收方法，其特征在于包括如下步骤：
1)行间行走：驱控***9驱动行走机架8在种植行间行走；
2)果实扫描：驱控***9接受相机3扫描植株上的果实所获取适采果实的空间位置和果品的大小、颜色、成熟度等信息；
3)采摘果品：驱控***9控制采摘机构1依次将适采的当前果实摘下，随后果品进入运输管；
4)输送果品：果实进入运输管2后，在重力的作用下向后运输，同时驱控***9控制分级直线模组6带动承接机构5运动至运输管2出口侧下方；
5)暂存果品：果实从运输管2内滚出，滚入承接机构5的承接装置内暂存；
6)等级决策：驱控***9依据相机3所获取的当前采收果实的大小或颜色等信息，决策出当前所采果实的分级等级；
7)分级入箱：驱控***9依据决策的分级等级信息，控制分级直线模组6将承接机构5内的果实运送至相应的分级果箱7的入口处，驱控***9控制开合装置11打开，果实滚入相应的分级果箱7，完成该果实的分级作业；
8)接果等待：驱控***9控制分级直线模组6将承接机构运送至由采摘直线模组4带动的运输管2出口的侧下方，等待下一个果实的采收和运输，采收控制逻辑转入第2)步，以此往复循环；
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明果品采摘机器人，实现了采摘、运输、分级集箱一体化并行作业，整体采摘效率大幅提高；
2、本发明果品采摘机器人，可依据果品大小或颜色等信息，对果实在线分级，简化收获和分拣过程，降低果品采收上市的时间成本，增加货架寿命。
附图说明
图1为在线分级的果品采摘机器人的结构示意图；
图2为在线分级的果品采摘机器人的右视图；
图3为在线分级的果品采摘机器人的俯视图；
图4为采摘机构的结构示意图；
图5为承接机构的结构示意图；
图6为承接机构的左视图；
图中：1、采摘机构 2、运输管 3、相机 4、采摘直线模组 5、承接机构 6、分级直线模组 7、分级果箱 8、行走机架 9、驱控*** 10、滑块、11开合装置、12承接装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明在线分级果品采摘机器人，采用如下技术方案：包括采摘机构1、运输管2、相机3、采摘直线模组4、承接机构5、分级直线模组6、分级果箱7、行走机架8、驱控***9。所述的采摘机构1固定在采摘直线模组4的滑块上，用于完成果品采摘；所述的运输管2固定在采摘机构1的下方，运输管2倾斜布置，使果品能在重力的作用下向后运输；所述的相机3，可为双目相机或激光雷达，安装在采摘机构1的上方，用于获取果品的空间位置和果实的大小、颜色、成熟度等信息；所述的采摘直线模组4固定在行走机架8上，采摘机构1固定在采摘直线模组4的滑块上，用于带动采摘机构1上下运动，采收不同高度的果实；所述的分级直线模组6固定在行走机架8上；所述的承接机构5固定在分级直线模组6的滑块上，带动承接机构5上下运动；所述的承接机构5由开合装置11和承接装置12组成，承接装置12用于承接和暂存从运输管滚落的果品，开合装置11固定在承接装置12的尾部，用控制果品是否滚出承接装置12，进入所述的分级果箱7；所述的分级果箱7多为多个果箱，固定在行走机架8上，分级果箱7内分布有缓冲材料，用于缓冲滚入的果品，并存储不同等级的果品；所述的行走机架8用于固定采摘直线模组4、分级直线模组6和分级果箱7，并在种植行间行走。所述的驱控***9用于处理相机3的感知信息以及驱动和控制上述执行部件。
本发明在线分级果品采摘机器人的采收方法包括如下步骤：
1)行间行走：驱控***9驱动行走机架8在种植行间行走；
2)果实扫描：驱控***9接受相机3扫描植株上的果实所获取适采果实的空间位置和果品的大小、颜色、成熟度等信息；
3)采摘果品：驱控***9控制采摘机构1依次将适采的当前果实摘下，随后果品进入运输管；
4)输送果品：果实进入运输管2后，在重力的作用下向后运输，同时驱控***9控制分级直线模组6带动承接机构5运动至运输管2出口侧下方；
5)暂存果品：果实从运输管2内滚出，滚入承接机构5的承接装置内暂存；
6)等级决策：驱控***9依据相机3所获取的当前采收果实的大小或颜色等信息，决策出当前所采果实的分级等级；
7)分级入箱：驱控***9依据决策的分级等级信息，控制分级直线模组6将承接机构5内的果实运送至相应的分级果箱7的入口处，驱控***9控制开合装置11打开，果实滚入相应的分级果箱7，完成该果实的分级作业；
8)接果等待：驱控***9控制分级直线模组6将承接机构5运送至由采摘直线模组4带动的运输管2出口的侧下方，等待下一个果实的采收和运输，采收控制逻辑转入第2)步，以此往复循环；
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.在线分级的果品采摘机器人，其特征在于：包括采摘机构、运输管、相机、采摘直线模组、承接机构、分级直线模组、分级果箱、行走机架、驱控***；
所述的采摘机构固定在采摘直线模组的滑块上，用于完成果品采摘；所述的运输管固定在采摘机构的下方，运输管倾斜布置，使果品能在重力的作用下向后运输；所述的相机，可为双目相机或激光雷达，安装在采摘机构的上方，用于获取果品的空间位置和果实的大小、颜色、成熟度信息；所述的采摘直线模组固定在行走机架上，采摘机构固定在采摘直线模组的滑块上，用于带动采摘机构上下运动，采收不同高度的果实；所述的分级直线模组固定在行走机架上；所述的承接机构固定在分级直线模组的滑块上，带动承接机构上下运动；所述的承接机构由承接装置和开合装置组成，承接装置用于承接和暂存从运输管滚落的果品，开合装置固定在承接装置的尾部，用控制果品是否滚出承接装置，进入所述的分级果箱；所述的分级果箱多为多个果箱，固定在行走机架上，分级果箱内分布有缓冲材料，用于缓冲滚入的果品，并存储不同等级的果品；所述的行走机架用于固定采摘直线模组、分级直线模组和分级果箱，并在种植行间行走；所述的驱控***用于处理相机的感知信息以及驱动和控制上述执行部件。
2.采用权利要求1所述的在线分级的果品采摘机器人的采收方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)行间行走：驱控***(9)驱动行走机架(8)在种植行间行走；
2)果实扫描：驱控***(9)接受相机(3)扫描植株上的果实所获取适采果实的空间位置和果品的大小、颜色、成熟度信息；
3)采摘果品：驱控***(9)控制采摘机构(1)依次将适采的当前果实摘下，随后果品进入运输管；
4)输送果品：果实进入运输管(2)后，在重力的作用下向后运输，同时驱控***(9)控制分级直线模组(6)带动承接机构(5)运动至运输管(2)出口侧下方；
5)暂存果品：果实从运输管(9)内滚出，滚入承接机构(5)的承接装置内暂存；
6)等级决策：驱控***(9)依据相机(3)所获取的当前采收果实的大小或颜色信息，决策出当前所采果实的分级等级；
7)分级入箱：驱控***(9)依据决策的分级等级信息，控制分级直线模组(6)将承接机构(5)内的果实运送至相应的分级果箱(7)的入口处，驱控***(9)控制开合装置(11)打开，果实滚入相应的分级果箱(7)，完成该果实的分级作业；
8)接果等待：驱控***(9)控制分级直线模组(6)将承接机构(5)运送至由采摘直线模组(4)带动的运输管(2)出口的侧下方，等待下一个果实的采收和运输，采收控制逻辑转入第2)步，以此往复循环。
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